DE4218953A1 - Hydraulischer Antrieb, insbesondere für eine Blechformpresse - Google Patents
Hydraulischer Antrieb, insbesondere für eine BlechformpresseInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Antrieb, der ins
besondere für eine Blechformpresse vorgesehen ist und der die
Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 aufweist.
Bei Blechformpressen bewegt sich der Pressenstößel während des
Betriebs in einem Vorhub und in einem Rückhub auf und ab. Der
Vorhub läßt sich dabei in einen Vorlauf, in dem sich der Pres
senstößel von einem oberen Totpunkt bis zur Auflage auf dem zu
verformenden Werkstück bewegt, und in ein Arbeitsspiel, in dem
der Pressenstößel sich in dieselbe Richtung wie während des Vor
laufs bewegend das Werkstück verformt, aufteilen. Während des
Rückhubs gelangt der Pressenstößel wieder zum oberen Totpunkt.
Den Vorlauf kann der Pressenstößel unter Umständen allein unter
der Wirkung seines eigenen und des Gewichts eines Werkzeugs, das
von ihm getragen wird, zurücklegen. Seine Geschwindigkeit wird
dabei kontrolliert.
Ein hydraulischer Antrieb, von dem der Pressenstößel einer
Blechformpresse in der skizzierten Weise verfahren werden kann,
ist aus der DE-AS 23 49 351 bekannt. Dieser Antrieb besitzt eine
erste, volumenstromumkehrbare Hydropumpe, die mit einem ersten
Ausgang an die Rückhubzylinderkammer, die sich auf der Kolben
stangenseite des Preßkolbens befindet, angeschlossen ist. Diese
Hydropumpe ist also für das vollständige Hochheben des Pressen
stößels während des Rückhubs zuständig. Von einer zweiten Hydro
pumpe ist während des Vorlaufs des Pressenstößels Öl in die
Preßzylinderkammer förderbar. Nach den Angaben in der erwähnten
Schrift sind die beiden Hydropumpen mit hydraulischen Verstell
einrichtungen versehen, die eine willkürliche, z. B. von einem
Programmwerk gesteuerten Pumpenverstellung gewährleisten und zu
sätzlich beim überschreiten eines zulässigen Maximaldruckes in
der Anlage die Fördermengen der Hydropumpen reduzieren können.
Bei der bekannten hydraulischen Anlage herrscht während des Vor
laufs kein definierter Druck in der Preßzylinderkammer. Es kann
ein Unterdruck auftreten, der Teile des Differentialzylinders
und der Leitungen beschädigen kann. Ein überhöhter Druck würde
zu Wirkungsgradverlusten führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten hydrau
lischen Antrieb so zu gestalten, daß die genannten Beschädigun
gen und Wirkungsgradverluste vermieden werden.
Diese Aufgabe wird für einen hydraulischen Antrieb mit den Merk
malen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 gemäß dem kennzeich
nenden Teil dieses Anspruches dadurch gelöst, daß während des
Vorlaufs des Pressenstößels von der zweiten Hydropumpe ein nied
riger Druck in der Preßzylinderkammer aufrechterhalten wird. Um
sicherzugehen, daß kein Unterdruck auftritt, wird man die ent
sprechenden Geräte, z. B. ein Druckbegrenzungsventil oder eine
druckgeregelte Hydropumpe auf einen Druck von etwa 10 bis 15 bar
einstellen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli
schen Antriebs kann man den Unteransprüchen entnehmen.
So wird gemäß Anspruch 2 die erste Hydropumpe in einem geschlos
senen Kreislauf betrieben. Die zweite Hydropumpe ist eine kon
stante Einspeisepumpe, die das Lecköl ersetzt und die während
des Vorlaufs Öl eines Volumens in die Preßzylinderkammer för
dert, das dem Volumen der Kolbenstange entspricht, soweit diese
während des Vorlaufs aus dem Zylinder herausgefahren wird. Die
Konstantpumpe ist als Speisepumpe über jeweils ein Rückschlag
ventil mit den Ausgängen der ersten Hydropumpe verbunden. Das
mit dem mit der Preßzylinderkammer verbundenen Ausgang der er
sten Hydropumpe verbundene Rückschlagventil wird vorteilhafter
weise als entsperrbares Rückschlagventil ausgebildet, über das
während des Rückhubs des Pressenstößels so viel Öl abfließen
kann, wie dem Volumen der eingeschobenen Kolbenstange ent
spricht.
Will man auf die Rückschlagventile und das Druckbegrenzungsven
til verzichten, so kann man als zweite Hydropumpe eine volumen
stromumkehrbare und druckregelbare Verstellpumpe verwenden, die
saugseitig mit dem Ölsammelbehälter und druckseitig mit der
Preßzylinderkammer verbunden ist. Mit einer solchen Verstell
pumpe läßt sich auch der Wirkungsgrad verbessern. Die druckre
gelbare zweite Hydropumpe bestimmt während des Vorlaufs den
Druck in der Preßzylinderkammer.
Während des Arbeitsspiels ist die eine Hydropumpe druckgeregelt
und bestimmt dadurch die Preßkraft, während die andere Hydro
pumpe volumenstromgesteuert ist und damit die Geschwindigkeit
des Pressenstößels während des Arbeitsspiels festlegt. Insbeson
dere erscheint es günstig, wenn während des Arbeitsspiels die
zweite Hydropumpe druckgeregelt und die erste Hydropumpe volu
menstromgesteuert ist. Dann ist für die erste Hydropumpe keine
Druckregelung notwendig.
Bei einer Ausführung nach Anspruch 7 kann ein zweiter Ausgang
der ersten Hydropumpe an den Ölsammelbehälter angeschlossen
sein. In der besonders bevorzugten Ausführung gemäß Anspruch 8
ist jedoch ein zweiter Ausgang der ersten Hydropumpe an die
Preßzylinderkammer angeschlossen. Dies bedeutet, daß während des
Vorhubs des Pressenstößels das aus der Rückhubzylinderkammer
verdrängte Öl über die erste Hydropumpe direkt in die Preßzylin
derkammer fließt. Die zweite Hydropumpe muß dann nur ein Ölvolu
men fördern, das dem Volumen der Kolbenstange entspricht, und
kann deshalb von kleiner Größe sein.
Während des Vorlaufs des Pressenstößels wird die erste Hydro
pumpe als Motor betrieben, der eine Leistung abgibt. Diese Lei
stung kann z. B. direkt in ein Stromnetz eingespeist werden, wo
bei jedoch bei der Energieumwandlung hohe Wirkungsgradverluste
auftreten. Günstiger erscheint es, die von der ersten Hydropumpe
während des Motorbetriebs verrichtete Arbeit in einem Hydrospei
cher abzuspeichern und zum Rückhub des Pressenstößels zu nutzen.
Die erste Hydropumpe und die zweite Hydropumpe werden gemäß An
spruch 11 in vorteilhafter Weise gemeinsam von einem einzigen
Elektromotor, insbesondere von einer Drehstromsynchronmaschine
mit annähernd konstanter Drehzahl, angetrieben.
Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen hydrauli
schen Antriebs sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der
Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläu
tert.
Es zeigen
Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem die zweite Hydro
pumpe eine Konstantpumpe ist,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl die
erste als auch die zweite Hydropumpe Verstellpumpen
sind, die mit einem Ausgang mit dem Ölsammelbehälter
verbunden sind,
Fig. 3 eine dritte Ausführung, bei der wiederum beide Hydro
pumpen für den Pressenstößel Verstellpumpen sind, wobei
die eine in einem offenen und die andere in einem ge
schlossenen Kreislauf betrieben wird, und
Fig. 4 eine letzte Ausführung, bei der ein Ausgang der einen
Verstellpumpe mit einem Hydrospeicher und ein Ausgang
der anderen Verstellpumpe mit dem Ölsammelbehälter ver
bunden ist.
Die in den Figuren gezeigte Presse ist dafür geeignet, um aus
Blech-, aber auch aus Kunststofftafeln tiefgezogene Teile zu
formen. In einem Gestell 10 ist ein Pressenstößel 11 vertikal
geführt. Er ist an der Kolbenstange 12 eines Kolbens 13 befe
stigt, der Teil eines Differentialzylinders 14 ist und hydrau
lisch auf und ab bewegt werden kann. Der Kolben 13 teilt das In
nere des Differentialzylinders 14 in zwei Druckräume 15 und 16
auf, von denen der kolbenstangenseitige Druckraum 15 als Rück
hubzylinderkammer und der andere Druckraum 16, der sich über dem
Kolben 13 befindet, als Preizylinderkammer bezeichnet sein m-
gen. An jede der beiden Kammern 15 und 16 ist ein Drucksensor 17
bzw. 18 angeschlossen, der ein dem Druck entsprechendes elektri
sches Ausgangssignal abgibt.
Auf seiner dem Pressentisch 24 zugewandten Seite trägt der Pres
senstößel 11 eine Werkzeugmatrize 25. Auf den Pressentisch 24
ist die zugehörige Werkzeugpatrize 26 befestigt. Die Werkzeugpa
trize wird umgeben von einem ringförmigen Gegenhalter 27, der
über einzelne durch den Pressentisch 24 hindurchgeführte Bolzen
28 an einer Stützplatte 29, die sich unterhalb des Pressenti
sches 24 befindet abgestützt ist. Die Stützplatte 29 wird vom
Tauchkolben 30 eines Plungerzylinders 31, der an dem Gestell 10
sitzt und zentral zum Pressenstößel 11 so angeordnet ist, daß
der Tauchkolben 30 und mit ihm die Stützplatte 29, die Bolzen 28
und der Gegenhalter 27 Bewegungen in vertikaler Richtung ausfüh
ren können, getragen.
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist eine hydrostati
sche Maschine 32, die als beidseitig schwenkende, mit einer
Druckregelung versehene Axialkolbenmaschine ausgebildet ist,
über eine feste Kupplung 33 mechanisch mit einer Drehstromasyn
chronmaschine 34 mit annähernd konstanter Drehzahl gekoppelt.
Beidseitig schwenkende hydrostatische Maschinen sind allgemein
bekannt. Es sei lediglich nochmal erwähnt, daß es dieses Merkmal
mit sich bringt, daß unter Beibehaltung der Drehrichtung der Vo
lumenstrom innerhalb einer solchen Maschine und die Wirkrichtung
des Drehmoments umgekehrt werden können. Die Axialkolbenmaschine
32 ist auf der einen Seite über eine Leitung 35 mit dem Zylinder
31 und auf der anderen Seite mit einem Ölsammelbehälter 36 ver
bunden. Sie besitzt eine mengenabhängige Steuerung, der jedoch
die Druckregelung übergeordnet ist.
Zum Heben des Tauchkolbens 30 wird die Axialkolbenmaschine 32
als Pumpe betrieben. Die Geschwindigkeit, mit der sich der
Tauchkolben 30 dabei bewegt, ist durch die mengenabhängige
Steuerung vorgegeben. Sobald die Stützplatte 29 gegen einen
nicht näher gezeigten Anschlag am Gestell 10 stößt, steigt der
Druck im Zylinder 31 bis auf den durch die Druckregelung vorge
gebenen Wert an. Die Axialkolbenpumpe 32 fördert nur noch die
Leckölverluste. In den Figuren ist die Stützplatte 29 in der Po
sition gezeigt, in der sie an dem besagten Anschlag des Gestells
10 anliegt. Man erkennt, daß der Gegenhalter 17 der dem Pressen
stößel 11 zugewandten Oberseite der Werkzeugpatrize 26 fluchtet
und unter ein auf diese aufgelegtes Blech 37 ragt. Der Pressen
stößel fährt im Vorlauf des Vorhubs unter seinem Eigengewicht
nach unten und klemmt schließlich aufgrund des im Zylinder 31
herrschenden Druckes das Blech zwischen der Werkzeugmatrize 25
und dem Gegenhalter 27 ein. Bei der weiteren Bewegung des Pres
senstößels 11 nach unten während des Arbeitsspiels des Vorhubs
wird der Gegenhalter 17 gegen den im Zylinder 31 herrschenden
Druck mitgeführt, wobei das Blech 37 zwischen Werkzeugmatrize 15
und Gegenhalter 17 eingeklemmt bleibt und über die Werkzeugpa
trize 16 gezogen wird. Das Druckmittel wird aus dem Zylinder 31
über die Axialkolbenmaschine 32 in den Ölsammelbehälter 36 ver
drängt. Dabei arbeitet die Axialkolbenmaschine 32 als Motor.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist zur Bewegung des Kolbens 13
im Differentialzylinder 14 eine erste Axialkolbenmaschine 40
vorgesehen, die mit ihrem einen Ausgang über eine Leitung 41 an
die Preßzylinderkammer 16 und mit ihrem anderen Ausgang über
eine Leitung 42 an die Rückhubzylinderkammer 15 angeschlossen
ist. Der Förderstrom durch die Axialkolbenmaschine 40 ist unter
Beibehaltung der Drehrichtung umkehrbar. Der Förderstromsteue
rung ist eine Druckregelung überlagert. Außerdem sind der Druck
anschluß und der Sauganschluß der Maschine 40 miteinander ver
tauschbar. Die Axialkolbenmaschine 40 ist mechanisch mit dem
Elektromotor 34 gekoppelt, mit dem auch die Axialkolbenmaschine
32 verbunden ist. Insbesondere haben die Maschinen 32 und 40 die
gleiche Antriebswelle. Für den Rückhub des Kolbens 13 fördert
die Axialkolbenmaschine 40 als Pumpe ein bestimmtes Ölvolumen
pro Zeiteinheit in die Rückhubzylinderkammer 15. Sie wird dabei
förderstromgesteuert gefahren. Im Vorlauf des Vorhubs, während
dessen sich der Stößel unter seinem eigenen und dem Gewicht der
Werkzeugmatrize 25 nach unten bewegt, ist die Axialkolbenma
schine wiederum förderstromgesteuert und arbeitet als Motor. Der
Förderstrom bestimmt die Senkgeschwindigkeit des Pressenstößels
11. Das über die Axialkolbenmaschine 40 strömende Öl gelangt
über die Leitung 41 in die Preßzylinderkammer 16. Da das Volumen
der Preßzylinderkammer 16 größer ist als das der Rückhubzylin
derkammer 15, ist eine Konstantpumpe 50 vorgesehen, die dieselbe
Welle wie die Axialkolbenmaschinen 32 und 40 hat. Die Konstant
pumpe 50, bei der es sich z. B. auch um eine Zahnrad- oder Flü
gelzellenpumpe handeln kann, ist mit einem Sauganschluß 51 mit
dem Ölsammelbehälter 36 verbunden. Der Druckanschluß 52 ist über
ein erstes Rückschlagventil 53 mit der Leitung 42, über ein
zweites, entsperrbares Rückschlagventil 54 mit der Leitung 41
und über ein Druckbegrenzungsventil 55 mit dem Ölsammelbehälter
36 verbunden. Die Sperr-Richtung der Rückschlagventile 53 und 54
zeigt jeweils von der Leitung 42 bzw. Leitung 41 zum Druckan
schluß 52.
Das Druckbegrenzungsventil 55 ist auf einen niedrigen Druck von
z. B. 10 bis 15 bar eingestellt. Die Konstantpumpe 50 gleicht
auch Leckölverluste im System aus.
Während des Vorlaufs des Pressenstößels beim Vorhub wird über
das Rückschlagventil 54 eine solche Menge Öl von der Konstant
pumpe 50 in die Preßzylinderkammer 16 gefördert, daß in dieser
der am Druckbegrenzungsventil 55 eingestellte Druck herrscht.
Damit ist sicher ausgeschlossen, daß in der Preßzylinderkammer
Unterdruck auftrifft, der schädliche Auswirkungen haben kann.
Sobald das Gewicht des Pressenstößels 11 vom Gegenhalter 27 auf
genommen wird, verringert sich der Druck in der Rückhubzylinder
kammer 15 und die Axialkolbenmaschine 40 wird unter Beibehaltung
der Förderrichtung auf Druckregelung umgeschaltet. In der Preß
zylinderkammer 16 baut sich der Preßdruck auf. Die wegen der
Kompressibilität des Öls und des weiteren Verfahrens des Kolbens
13 im Arbeitsspiel notwendige weitere, in die Preßzylinderkammer
16 zu fördernde Ölmenge wird von der Axialkolbenmaschine 40, die
nun als Pumpe arbeitet, über das Rückschlagventil 53 angesaugt.
Während des Rückhubs wird die gesamte Einspeisemenge über das
nun elektrisch entsperrte Rückschlagventil 54 und über das
Druckbegrenzungsventil 55 in den Ölsammelbehälter 36 verdrängt.
Vom Wirkungsgrad her günstiger als die Ausführung nach Fig. 1,
bei der die ausgespeiste hydraulische Leistung als Wärme für den
mechanischen Antrieb verlorengeht, erscheint die Ausführung nach
Fig. 2. Dort ist ein Sauganschluß 43 der Axialkolbenmaschine 40
mit dem Ölsammelbehälter 36 und ein Druckanschluß 44 über eine
Leitung 42 mit der Rückhubzylinderkammer 15 des Differentialzy
linders 14 verbunden. Die Konstantpumpe 50 ist durch eine Ver
stellpumpe 60 ersetzt, von der ein Sauganschluß 61 mit dem Öl
sammelbehälter 36 und ein Druckanschluß 62 über eine Leitung 63
mit der Preßzylinderkammer 16 des Differentialzylinders 14 ver
bunden ist. Auch bei der Pumpe 60 handelt es sich um eine Axial
kolbenpumpe, die wie die Axialkolbenmaschine 40 über Null ver
stellbar ist. Wenn hier einmal von Pumpe und das andere Mal von
Maschine die Rede ist, so soll damit angedeutet werden, daß das
eine Gerät nur als Pumpe und das andere Gerät während des Be
triebs der Presse abwechselnd als Pumpe und als Motor betrieben
wird.
Während des Vorhubs des Pressenstößels 11 wird die Axialkolben
maschine 40 förderstromgesteuert gefahren und bestimmt dadurch
die Senkgeschwindigkeit des Stößels 11. Diese Steuerung kann
während des Vorlaufs und während des Arbeitsspiels beibehalten
werden. Während des Vorlaufs wird dabei die Axialkolbenmaschine
40 als Motor betrieben. Die Axialkolbenpumpe 60 ist während des
Vorlaufs druckgeregelt bei niedrigem Druck und während des Ar
beitsspiels druckgeregelt bei hohem Preßdruck. Grundsätzlich ist
es auch möglich, während des Arbeitsspiels die Axialkolbenma
schine 40 druckgeregelt bei niedrigem Druck und die Axialkolben
pumpe 60 geschwindigkeitsgesteuert zu fahren. Dann muß jedoch
nach dem Aufsetzen des Pressenstößels bei der Axialkolbenma
schine 40 von Geschwindigkeitssteuerung auf Druckregelung umge
schaltet werden. Während des Vorlaufs hält die Pumpe 60 einen
niedrigen Druck in der Preßzylinderkammer 16 aufrecht. Im Rück
hub bleibt die Pumpe 60 auf Druckregelung, wobei auch hier nur
ein minimaler Betriebsdruck in der Preßzylinderkammer 16 auf
rechterhalten wird, um Kavitation zu vermeiden. Die Axialkolben
maschine 40 ist während des Rückhubs auf Förderstromsteuerung
geschaltet, um eine definierte Hubgeschwindigkeit zu erzielen.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist ähnlich wie bei derjenigen
nach Fig. 1 der Ausgang 43 einer Axialkolbenmaschine 40 über
eine Leitung 41 mit der Preßzylinderkammer 16 und ein Ausgang 44
der Axialkolbenmaschine 40 über eine Leitung 42 mit der Rückhub
zylinderkammer 15 verbunden. Als zweite Hydropumpe ist nun je
doch keine Konstantpumpe sondern wie bei der Ausführung nach Fi
gur 2 eine Verstellpumpe 60 verwendet, die mit einem Saugan
schluß 61 mit dem Ölsammelbehälter 36 und mit dem Druckanschluß
62 mit der Leitung 41 verbunden ist.
Während des Vorlaufs des Vorhubs des Pressenstößels baut sich in
der Rückhubzylinderkammer 15 unter dem Eigengewicht des Pressen
stößels 11 ein Druck auf, durch den Öl aus der Rückhubzylinder
kammer 15 über die Leitung 42, die Axialkolbenmaschine 40 und
die Leitung 41 in die Preßzylinderkammer 16 verdrängt wird. Die
Sinkgeschwindigkeit des Pressenstößels 11 ist von dem einge
stellten Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 40 bestimmt, die
während des Vorlaufs als Motor betrieben wird. Ein Ölvolumen,
das dem Volumen der aus dem Zylinder 14 heraus bewegten Kolben
stange 12 entspricht, wird von der Pumpe 60 in die Preßzylinder
kammer 16 gefördert. Um deren vollständige Befüllung zu errei
chen, ist die Pumpe 60 dabei auf Druckregelung geschaltet und
fördert genau soviel, daß in der Preßzylinderkammer 16 ein nied
riger Druck aufrechterhalten wird.
Die Pumpe 60 der Ausführung nach Fig. 3 kann kleiner sein als
die Pumpe 60 der Ausführung nach Fig. 2, da sie nicht die ge
samte zum Füllen der Preßzylinderkammer 16 notwendige Ölmenge
fördern muß. Wenn die geometrischen Hubvolumina der Axialkolben
maschine 40 und der Verstellpumpe 60 der Ausführung nach Fig. 3
so gewählt werden, daß das Verhältnis des Hubvolumens der Axial
kolbenmaschine 40 zum Hubvolumen der Verstellpumpe 60 dem Ver
hältnis der Ringfläche der Rückhubzylinderkammer 15 zur Fläche
des Querschnitts der Kolbenstange 12 entspricht, können die
Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 40 und der Pumpe 60 syn
chron verstellt werden.
Reicht das Gewicht des Pressenstößels 11 nicht aus, um das Blech
37 zu verformen (- dies wird durch Absinken des Lastdrucks an der
Druckmeßdose 17 erkannt -), wird die Axialkolbenmaschine 40 bei
Unterschreiten eines Mindestdruckes von Förderstromsteuerung in
Druckregelung umgeschaltet, damit sie in der Rückhubzylinderkam
mer 15 einen Mindestdruck aufrechterhält, der Kavitation in der
Axialkolbenmaschine 40 ausschließt. Gleichzeitig wird die Pumpe
60 von Druckregelung auf Förderstromsteuerung umgeschaltet, da
mit die Hubbewegung mit einer definierten Geschwindigkeit fort
gesetzt wird.
Um evt. nach Beendigung des Arbeitsspiels eine definierte An
preßkraft über eine bestimmte Halte- oder Materialfließzeit zu
erzielen, wird auch die Pumpe 60 auf Druckregelung umgeschaltet.
Diese Pumpe arbeitet auch als Speisepumpe für die Axialkolbenma
schine 40, so daß eine zusätzliche Einspeisung bei der Ausfüh
rung nach Fig. 3 nicht erforderlich ist.
Im Rückhub wird die Axialkolbenmaschine 40 wieder auf Förder
stromsteuerung geschaltet und es stellt sich in der Rückhubzy
linderkammer 15 der zum Heben des Pressenstößels erforderlich
Lastdruck ein. Das aus der Preßzylinderkammer 16 verdrängte Öl
wird den beiden Geräten 40 und 60 zugeführt, wobei die Pumpe 60
einen minimalen Druck auf rechterhält und somit immer für opti
male Ansaugverhältnisse am Ausgang 43 der nun als Pumpe arbei
tenden Axialkolbenmaschine 40 sorgt. Das überschüssige dem Kol
benstangenvolumen entsprechende Ölvolumen wird über die Pumpe 60
drucklos zum Ölsammelbehälter 36 geführt.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist ähnlich wie bei derjenigen
nach Fig. 2 wiederum eine Verstellpumpe 60 mit einem Saugan
schluß 61 an den Ölsammelbehälter 36 und mit einem Druckanschluß
über eine Leitung 63 unabhängig von der Axialkolbenmaschine 40
an die Preßzylinderkammer 16 angeschlossen. Anders als bei der
Ausführung nach Fig. 2 ist der Ausgang 43 der Axialkolbenma
schine 40 nicht mit dem Ölsammelbehälter 36, sondern mit einem
Hydrospeicher 70 verbunden, dessen Ladezustand von einer Druck
meßdose 71 detektiert wird. In die Leitung 42 zwischen dem Aus
gang 44 der Axialkolbenmaschine 40 und der Rückhubzylinderkammer
15 ist ein entsperrbares Rückschlagventil 72 eingefügt, das den
Ölfluß von der Rückhubzylinderkammer 15 zur Axialkolbenmaschine
40 entsperren kann. Zwischen der Axialkolbenmaschine 40 und dem
Rückschlagventil 72 ist an die Leitung 42 ein Rückschlagventil 73
angeschlossen, das andererseits mit dem Ölsammelbehälter 36
verbunden ist und über das die Axialkolbenmaschine 40 im Pumpen
betrieb aus dem Ölsammelbehälter 36 Öl zum Befüllen des Spei
chers 70 auf den gewünschten Ladedruck ansaugen kann. Das Rück
schlagventil 73 ist ebenfalls entsperrbar.
In der Abwärtsbewegung des Pressenstößels 11 wirkt dieser im
Vorlauf durch sein Eigengewicht auf das Öl, das sich in der
Rückhubzylinderkammer 15 befindet. In dieser sowie in der Lei
tung 42 herrscht der Lastdruck. Die Senkgeschwindigkeit des
Pressenstößels wird über die Drehzahl des Elektromotors 34 und
den Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 40 definiert, die das
aus der Rückhubzylinderkammer 15 verdrängte Öl in den Hydrospei
cher 70 fördert, wo es für den Rückhub unter Druck gespeichert
wird. Für das Arbeitsspiel öffnet das entsperrbare Rückschlag
ventil 73, um die Rückhubzylinderkammer 15 des Zylinders 14
drucklos zu schalten. Der Preßvorgang selbst erfolgt über die
Beaufschlagung des Materials 37 zwischen Matrize 25 und Patrize
26 durch das Gewicht des Pressenstößels und der Matrize und über
die Beaufschlagung des Kolbens 13 mit dem Förderstrom der Pumpe
60. Der sich bei einem bestimmten Förderstrom einstellende Last
druck in der Leitung 63 entspricht dem Preßdruck. Eine defi
nierte Anpreßkraft des Pressenstößels 11 kann aber auch durch
Umschalten der Pumpe 60 auf Druckregelung erzielt werden.
Das Rückschlagventil 72 ist während der Abwärtsbewegung des
Pressenstößels 11 entsperrt. Während des Preßvorgangs fördert
die Axialkolbenmaschine 40 im Pumpenbetrieb noch so viel Öl in
den Speicher 70, daß der gewünschte Ladedruck erreicht ist, und
daß die Ölmenge ausreicht, um den Pressenstößel während des
Rückhubs weit genug hochzuheben. Der Rückhub des Pressenstößels
11 erfolgt dabei geschwindigkeitsgesteuert, indem die Axialkol
benmaschine 40 das im Hydrospeicher 70 gespeicherte Öl wieder in
die Rückhubzylinderkammer 15 des Differentialzylinders 14 för
dert, wobei das Rückschlagventil 73 wieder geschlossen ist. Der
Elektromotor 34 muß hierbei nur das Moment für die Druckerhöhung
des Volumenstroms zwischen dem Speicherdruck und dem für die
Hubbewegung benötigten Beschleunigungs- und Lastdruck aufbrin
gen. Durch die Nutzung der gespeicherten Energie für den Rückhub
des Pressenstößels 11 kann die Antriebsleistung des Elektromo
tors 34 auf die′ zum Pressen erforderliche Antriebsleistung redu
ziert werden. Da während des Arbeitsspiels die Maschine 32 noch
als Motor zum Antrieb des Elektromotors benutzt wird, reduziert
sich dessen benötigte Antriebsleistung sogar noch um diese zu
rückgewonnene Leistung. Somit braucht der Elektromotor 34 beim
Arbeitshub nur die Leistungsdifferenz zwischen Preßleistung
durch den Pressenstößel und die Bremsleistung für den Gegenhal
ter 27 aufzubringen. Dies führt zu einer beträchtlichen Verrin
gerung der Verlustleistung und Reduzierung der installierten An
triebsleistung des Elektromotors.
Claims (11)
1. Hydraulischer Antrieb, insbesondere für eine Blechform
presse, mit einem Differentialzylinder (14), mit einem Preßkol
ben (13), der eine Preßzylinderkammer (16) und eine kleinere
Rückhubzylinderkammer (15) voneinander trennt und von dem ein
Pressenstößel (11) abwärts in einem Vorlauf und einem Arbeits
spiel und aufwärts in einem Rückhub bewegbar ist, mit einem Öl
sammelbehälter (36) und mit einer ersten, volumenstromumkehrba
ren Hydromaschine (40), die mit einem ersten Ausgang (44) an die
Rückhubzylinderkammer (15) angeschlossen ist, und mit einer
zweiten Hydromaschine (50, 60), von der während des Vorlaufs Öl
in die Preßzylinderkammer (16) förderbar ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß während des Vorlaufs des Pressenstößels (11) von
der zweiten Hydromaschine (50, 60) ein niedriger Druck in der
Preßzylinderkammer (16) aufrechterhalten wird.
2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Hydromaschine (40) mit einem Ausgang
(44) mit der Rückhubzylinderkammer (15) und mit dem anderen Aus
gang (43) mit der Preßzylinderkammer (16) verbunden ist und daß
die zweite Hydromaschine (50) eine Konstantpumpe ist, die saug
seitig mit dem Ölsammelbehälter (36) und druckseitig über je
weils ein Rückschlagventil (53, 54) mit den Ausgängen (44, 43)
der ersten Hydropumpe (40) und mit einem Druckbegrenzungsventil
(55) verbunden ist, mit dem der während des Vorlaufs des Pres
senstößels (11) in der Preßzylinderkammer (16) herrschende Druck
einstellbar ist.
3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das mit dem mit der Preßzylinderkammer (16) ver
bundenen Ausgang (43) der ersten Hydromaschine (40) verbundene
Rückschlagventil (54) während des Rückhubs entsperrbar ist.
4. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Hydromaschine (60) eine volumenstromum
kehrbare und druckregelbare Verstellpumpe ist, die saugseitig
mit dem Ölsammelbehälter (36) und druckseitig mit der Preßzylin
derkammer (16) verbunden ist.
5. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß während des Arbeitsspiels die eine Hydromaschine
(40, 60) druckgeregelt und die andere Hydromaschine (60, 40) vo
lumenstromgesteuert ist.
6. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß während des Arbeitsspiels die zweite Hydromaschine
(60) druckgeregelt und die erste Hydromaschine (40) volumen
stromgesteuert ist.
7. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ausgang (43) der ersten
Hydromaschine (40) an den Ölsammelbehälter (36) angeschlossen
ist.
8. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ausgang (43) der ersten
Hydromaschine (40) an die Preßzylinderkammer (16) angeschlossen
ist.
9. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ausgang (43) der ersten
Hydromaschine (40) an einen Hydrospeicher (70) angeschlossen
ist.
10. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Ausgang (44) der ersten Hydromaschine
(40) über ein Sperrventil, vorzugsweise über ein entsperrbares
Rückschlagventil (73), mit dem Ölsammelbehälter (36) verbunden
ist.
11. Hydraulischer Antrieb nach einem vorhergehenden An
spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hydromaschine (40)
und die zweite Hydromaschine (50, 60) gemeinsam von einem einzi
gen Elektromotor (34), insbesondere von einer Drehstromasyn
chronmaschine mit annähernd konstanter Drehzahl, antreibbar
sind.
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